Устройство для изготовления интегральной оптической волноводной структуры

Изобретение относится к области изготовления трехмерных интегральных оптических волноводных структур. Устройство для изготовления интегральной оптической волноводной структуры в оптически прозрачном образце с показателем преломления n1, включающее в себя трехмерную систему перемещения обрабатываемого образца, электронный блок контроля, ПЗС камеру, пьезоэлектрический дефлектор, объектив, по крайней мере, один первый источник лазерного излучения для создания способом многофотонной полимеризации в местах пересечения волновода с торцами образца выводов, выступающих из поверхности торцов образца. При этом устройство содержит, по крайней мере, один второй источник фемтосекундного лазерного излучения, оптические элементы для фокусировки лазерного излучения при печати внутри образца, по крайней мере, одного волновода с показателем преломления n2 (n2>n1). Технический результат заключается в увеличении качества сопряжения собственных мод интегральных оптических волноводных структур и оптических волокон. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к области изготовления трехмерных интегральных оптических волноводных микроструктур для прикладного использования в оптических приборах, волоконно-оптических системах связи и других областях науки и техники. Интегральные оптические волноводные микроструктуры привлекают внимание инженеров и исследователей, так как предоставляют возможность создания масштабируемых оптических схем, параметры которых устойчивы по отношению к внешним вредоносным факторам. Такие оптические схемы могут состоять из десятков и сотен оптических элементов (светоделители, фазовые пластины и т.д.), причем параметры элементов устанавливаются на этапе изготовления оптической схемы и впоследствии не требуют настройки.

Предшествующий уровень техники

Из уровня техники известны различные устройства для реализации способа фемтосекундной лазерной печати в объеме прозрачных материалов, например система, раскрытая в патенте US 8,644,356, опубликованном 04.02.2014, или системы, описанные в научных статьях К.М. Davies, К. Miura, N. Sugimoto, and К. Hirao, Optics Letters, Vol. 21, Issue 21, pp. 1729-1731, 1996, S.M. Eaton, ML. Ng, R. Osellame, P.R. Herman, Journal of Non-Crystalline Solids, Vol. 357, Issues 11-13, pp. 2387-2391, 2011. Указанные устройства используются для изготовления интегральных оптических волноводных структур внутри объема прозрачного материала, при этом не решается проблема последующего сопряжения волноводной структуры с оптическим волокном.

В заявке US 2012/0325775 A1, опубликованной 27.12.2012, описано устройство для изготовления трехмерных микроструктур на основе эффекта многофотонной полимеризации. При этом облучают фоторезистивный материал лазерным излучением, которое инициирует процесс многофотонной полимеризации в области фокусировки лазерного излучения. Необлученная часть фоторезистивного материала после получения микроструктуры может быть удалена.

Недостатком данного устройства является ограниченное количество пригодных материалов, обладающих возможностью полимеризации и заданными оптическими свойствами.

В заявке US 2010/0136489 A1, опубликованной 03.06.2010, описано устройство для производства полимерных волноводов, которое включает в себя подложку с фоторезистивной полимерной мембраной, установленную на рабочую платформу, фемтосекундный лазер для фокусировки излучения в мембрану, а также линзы, установленные между подложкой и фемтосекундным лазером. Устройство позволяет записывать в полимерную мембрану волноводную структуру, обладающую высокой эффективностью. Однако в данном устройстве не решается проблема последующего согласования волноводной структуры с оптическим волокном.

Известно техническое решение, раскрытое в заявке CN 101576711, опубликованной 11.11.2009, которое включает в себя систему с фемтосекундным лазером, варьируемый аттенюатор, световой делитель, измеритель мощности, микрообъектив, мобильную платформу, перемещающуюся в трех направлениях, и ПЗС-камеру. Для создания волноводной структуры внутри прозрачного образца предварительно уменьшают излучение от лазера при помощи аттенюатора до требуемых размеров, обеспечивают вертикальное падение лучей на поверхность прозрачного материала с помощью и фокусировку излучения микрообъективом, что позволяет создать двухмерную или трехмерную волноводную структуру внутри образца за счет локального изменения показателя преломления.

Из уровня техники известна заявка US 2013/223788, опубликованная 29.08.2013, в которой описана установка для создания фотонных проводов, связывающих планарные фотонные интегральные системы и оптические волокна. При этом для создания проводов способом многофотонной полимеризации используются модуль управления, ПЗС-камера, объектив, сканирующие зеркала, в том числе на основе пьезоэлектрического эффекта, лазерный источник коротких импульсов, система позиционирования.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному изобретению является устройство, включающее систему для записи в фоторезистивных материалах на основе процесса многофотонной полимеризации, раскрытое в заявке US 2014/0092372, опубликованной 03.04.2014. Устройство может включать фемтосекундный лазер, оптическую систему, включающую объектив для фокусировки излучения, зеркало, перемещаемое на основе пьезоэлектрического эффекта для точного направления лазерного пучка, систему измерения и контроля процесса записи, включающую ПЗС-камеру, систему контроля и регулировки параметров записи. Недостатком устройства является использование исключительно способа многофотонной полимеризации, который исключает возможность использования ряда материалов.

Недостатками указанных выше систем и устройств являются отсутствие непосредственного доступа к отдельным участкам интегральных оптических волноводных структур, что обусловливает сложность изготовления активных оптических элементов (например, электрооптического или термооптического фазовых модуляторов); отсутствие оптимального алгоритма проектирования топологии структуры с целью минимизации оптических потерь при вводе/выводе излучения из интегральной оптической волноводной структуры.

Раскрытие изобретения

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание активно контролируемых интегральных оптических волноводных микроструктур.

При решении поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в увеличении качества сопряжения собственных мод интегральных оптических волноводных структур и оптических волокон, а также обеспечении открытого доступа к жилам волноводов.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для изготовления интегральной оптической волноводной структуры в оптически прозрачном образце с показателем преломления n1, включающее трехмерную систему перемещения обрабатываемого образца, электронный блок контроля, ПЗС камеру для наблюдения и выбора области пространства для обработки, пьезоэлектрический дефлектор и объектив, по крайней мере, один первый источник лазерного излучения для создания способом многофотонной полимеризации в местах пересечения волновода с торцами образца выводов, выступающих из поверхности торцов образца, содержит, по крайней мере, один второй источник фемтосекундного лазерного излучения, оптические элементы для фокусировки лазерного излучения при печати внутри образца, по крайней мере, одного волновода с показателем преломления n2 (n2>n1).

Чтобы увеличить коэффициент сопряжения входного излучения и собственных оптических мод волноводной структуры, следует обеспечить соосность геометрии при переходе от печати волновода лазерным пучком лучей от первого источника к созданию выводов способом полимеризации лазерным пучком от второго источника. Для этого предлагается первый источник и второй источник жестко соединить в пространстве и обеспечить их работе в одной системе координат.

В качестве второго источника может использоваться титан-сапфировый фемтосекундный лазер, а в качестве первого источника - иттербиевый волоконный лазер.

Образец может быть закреплен на поверхности системы позиционирования, которая представляет собой трехмерную систему перемещения на основе подшипников на воздушной подушке и линейных безщеточных моторов.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

На фиг. 1 изображена схема создания интегральной волноводной оптической структуры способом фемтосекундной лазерной печати. Пучок пишущего лазера 1 фокусируется в объеме образца 2, изготовленного из прозрачного материала. В объеме перетяжки пучка 3 образуется область с измененным показателем преломления относительно необлученного материала. Создание структуры заданной формы производится путем перемещения образца 2 относительно перетяжки пучка 3 вдоль заданной траектории. Вводной торец 4 и выводной торец 5 волноводной структуры 7 располагаются на гранях образца 2, перпендикулярных грани, через которую происходит облучение образца 2.

На фиг. 2 изображена форма сечений перетяжки 3 пишущего лазерного пучка 1. Сечение перетяжки 3, параллельное оси пучка 6, и имеет ассиметричную форму в силу дифракционных эффектов. Сечение перетяжки 3, перпендикулярное оси пучка, имеет симметричную форму (круг) в силу аксиальной симметрии пучка ТЕМ00 моды, излучаемой лазером.

На фиг. 3 изображена схема соосной геометрии ввода (4)/вывода (5) излучения в/из интегральной волноводной оптической структуры. Оси волноводов в области ввода 4 и вывода 5 параллельны оси пучка 6.

На фиг. 4 изображена общая схема устройства для создания интегральных оптических волноводных структур. Излучение лазерного источника 8 с помощью оптических элементов 9 направляется на образец 2, закрепленный на трехмерной системе позиционирования 10. Для визуализации процесса создания структур аддитивным способом на основе эффекта многофотонной полимеризации используется система визуализации 11. Управление процессом создания интегральных оптических волноводных структур осуществляется с помощью электронного блока контроля 12.

На фиг. 5 изображена схема возможной реализации устройства для создания интегральных оптических волноводных структур. В качестве источника 8 используется комбинация титан-сапфирового фемтосекундного лазера 13 и иттербиевого волоконного лазера 14. С помощью пассивных оптических элементов 15 и пьезоэлектрического дефлектора 16 лазерное излучение направляется на входную апертуру фокусирующего объектива 17. Излучение фокусируется внутри объема образца 2. Образец 2 закреплен на трехмерной системе позиционирования на воздушной подушке 19. Визуальный контроль процесса изготовления трехмерных структур аддитивным способом на основе эффекта многофотонной полимеризации осуществляется с помощью ПЗС-камеры 18. Сопряжение элементов 13, 14, 16, 18 и 19 комплекса осуществляется с помощью электронного блока контроля 20.

Осуществление изобретения

Изобретение осуществляется за счет использования комбинации способа фемтосекундной лазерной печати и эффекта многофотонной полимеризации в процессе изготовления интегральной оптической волноводной структуры, и соосной геометрии ввода/вывода излучения из полученных структур (фиг. 3). Соосная геометрия ввода/вывода позволяет добиться круглого поперечного сечения волновода, что приводит к увеличению качества сопряжения собственных мод интегральных оптических волноводных структур и оптических волокон.

В предлагаемом устройстве для изготовления трехмерных интегральных оптических волноводных структур используется комбинация способа фемтосекундной лазерной печати в прозрачных материалах (стекла, кристаллические материалы, прозрачные пластики) и эффекта многофотонной полимеризации. Способ фемтосекундной лазерной печати предоставляет возможность создавать трехмерные интегральные оптические волноводные структуры в объеме твердого прозрачного материала неинвазивным способом. Способ многофотонной полимеризации позволяет создавать оптически прозрачные трехмерные структуры путем пространственно селективной полимеризации фоторезистивного материала.

Функциональная схема устройства, предназначенного для изготовления интегральных оптических микросхем с открытым доступом к жилам волноводных структур, представлена на фиг. 4. Устройство включает в себя источник лазерного излучения 8, набор оптических компонентов 9, осуществляющих разводку, подготовку и фокусировку лазерного излучения, систему позиционирования 10 обрабатываемого образца 2, систему визуализации 11 обрабатываемой области и электронный блок контроля 12 процесса изготовления структур. В фокальном объеме образуется область, обладающая показателем преломления, отличным от показателя преломления необработанного вещества. Процесс записи волноводных структур осуществляется путем контролируемого перемещения обрабатываемого образца по заданной траектории относительно фокальной перетяжки лазерного пучка. Описанный способ позволяет записывать волноводные структуры произвольной трехмерной конфигурации. Материал образца выбирается таким образом, чтобы вещество было оптически прозрачным в линейном приближении на фундаментальной длине волны записывающего лазера (под фундаментальной длиной волны здесь и далее имеется ввиду длина волны, на которой происходит запись волноводной структуры в объеме образца 2). Поглощение энергии фемтосекундного лазерного импульса в объеме прозрачного диэлектрического материала осуществляется за счет эффектов многофотонной и туннельной ионизации, приводящих к рождению облака плазмы в фокальном объеме. Возникший в результате воздействия передним фронтом импульса газ свободных электронов при достижении критической плотности начинает поглощать энергию лазерного излучения, содержащуюся в хвостовой части импульса. За счет пороговой природы эффектов многофотонной и туннельной ионизации удается добиться высокого пространственного разрешения при обработке прозрачных материалов. После окончания взаимодействия между веществом и фемтосекундным лазерным импульсом энергия, накопленная в фокальном объеме, начинает рассеиваться путем электрон-электронного и электрон-фононного взаимодействий. Изменение показателя преломления внутри фокального объема происходит в связи с изменением структуры вещества, возникающего при нагреве до температур, близких к точке плавления обрабатываемого материала. При условии жесткой фокусировки излучения (т.е. когда размер перетяжки сравним с длиной волны по порядку величины) за счет эффекта тепловой диффузии удается добиться областей изменения локального показателя преломления, по форме близких к сферической. При последовательно обработке соседних областей пространства в веществе можно добиться создания однородной структуры с показателем преломления, отличным от необработанного объема вещества.

Как уже было отмечено выше, описанный способ изготовления волноводных структур обладает существенным недостатком - отсутствием прямого доступа к жиле волновода в процессе создания интегральной оптической волноводной структуры. Для преодоления данного недостатка предлагается использовать способ изготовления трехмерных структур, основанный на эффекте многофотонной полимеризации фоторезистивных веществ. Участок волновода, на котором необходимо обеспечить прямой доступ к жиле волновода, пропечатывается в специальной геометрии, обеспечивающей вывод концов участка на поверхность обрабатываемого образца (фиг. 5). Вывод концов производится в соосной геометрии, соответствующей рисунку фиг. 3. Выведенные на поверхность концы волноводов соединяются между собой прозрачной волноводной структурой, изготовленной способом многофотонной полимеризации.

Способ создания структур, основанный на эффекте многофотонной полимеризации, в отличие от способа фемтосекундной лазерной печати интегральных оптических волноводных структур является аддитивным способом изготовления структур. Под аддитивностью понимается создание структур путем добавления нового материала, а не удаления или изменения структуры материала заранее приготовленного образца. Идея способа состоит в облучении фоторезистивного материала жестко сфокусированным излучением фемтосекундного лазера, что приводит к образованию областей полимеризованного вещества, пространственные размеры которых могут составлять десятки нанометров. Пороговая природа эффекта многофотонной полимеризации предоставляет возможность подбирать параметры облучающего лазера и фокусирующей оптики таким образом, чтобы создавать полимеризованные области заданного размера и формы. Для инициирования процесса многофотонной полимеризации необходима высокая плотность мощности облучающего лазерного излучения, достигаемая лишь в малой пространственной области, содержащейся внутри фокального объема. Фоторезистивный материал состоит из молекул мономеров (99% от общего числа молекул), хромофоров и фотоинициаторов. В результате явления многофотонного поглощения электроны молекул хромофора внутри фокального объема поглощают сразу по несколько квантов облучающего лазера и переходят в возбужденное состояние. В процессе релаксации из возбужденного состояния электроны молекул хромофора излучают фотоны, близкие по частоте к частоте фотонов облучающего лазера, умноженной на число квантов, участвующих в процессе многофотонного поглощения. Эти фотоны (с частотой в ультрафиолетовом диапазоне), в свою очередь, поглощаются молекулами фотоинициаторов, возбуждение которых запускает процесс образования свободных радикалов за счет обрыва двойных связей или колец молекул мономеров. Молекулы свободных радикалов начинают присоединять к себе молекулы мономеров, и, таким образом, образуется плотная трехмерная полимерная сетка. Процесс полимеризации заканчивается тогда, когда все оборванные связи замыкаются друг на друга. Перемещая фокальный объем облучающего лазера внутри фоторезистивного материала, наращивается массив полимеризованного вещества в соответствии с формой желаемой структуры.

Используя способ многофотонной полимеризации, в выбранной области пространства создается трехмерная структура произвольной формы. На поверхности прозрачной заготовки, содержащей интегральную оптическую волноводную структуру, выполненную способом фемтосекундной лазерной печати, выбирается участок, на котором на поверхность выведены концы волновода, лежащего в объеме заготовки. С помощью системы визуализации определяется положение концов волновода. Далее, используя способ многофотонной полимеризации, на поверхности заготовки наращивается трехмерная структура, осуществляющая связь между выведенными на поверхность концами волноводов. Неполимеризованный фоторезистивный материал удаляется с поверхности заготовки. В результате один из участков интегральной волноводной оптической структуры, напечатанной в объеме прозрачного материала способом фемтосекундной лазерной печати, изготовлен таким образом, что к нему обеспечен прямой доступ на поверхности заготовки. Такой участок пригоден для дальнейшей модификации волноводной структуры, например создания активного термооптического модулятора.

Лазерная система 8 является одним из трех ключевых элементов устройства, предназначенного для изготовления интегральных оптических волноводных структур. Для того, чтобы обеспечить возможность печати волноводов внутри объема прозрачного диэлектрического материала, параметры лазерной системы должны удовлетворять ряду требований. Во-первых, пиковая интенсивность импульсного излучения должна превышать пороговое значение Ith, определяемое шириной запрещенной зоны обрабатываемого материала Ebg, числовой апертурой фокусирующей оптики NA, длиной волны пишущего излучения λ, длительностью импульса τ и критической мощностью самофокусировки Pcr в соответствии с неравенством

Во-вторых, длительность импульса должны перестраиваться в диапазоне от сверхкоротких импульсов (десятки фемтосекунд и меньше) до умеренно коротких импульсов (сотни фемтосекунд). Это требование связано с необходимостью реализации двух различных режимов фемтосекундной лазерной обработки. Первый режим ответственен за запись волноводных структур в аморфных и твердых прозрачных материалах (например, стекла, кристаллы, пластики) и характеризуется обработкой умеренно короткими лазерными импульсами. Второй режим ответственен за создание структур способом многофотонной полимеризации в фоторезистивных материалах и характеризуется обработкой сверхкороткими лазерными импульсами.

В-третьих, частота следования импульсов фемтосекундного лазерного излучения должна быть перестраиваема в диапазоне от 1 Гц до десятков МГц. Это условие обусловлено необходимостью точной настройки времени экспонирования перемещаемого образца в зависимости от материала, из которого изготовлен образец, в процессе печати оптических волноводных структур. Более того, для того чтобы создать условия обработки, при которых соседние облучаемые объемы эффективно сплавляются, необходимо, чтобы частота следования импульса была примерно равна обратной величине времени тепловой диффузии в обрабатываемом материале.

В-четвертых, лазерная система должна обладать возможностью перестройки длины волны лазерного излучения. Изготовление структур способом многофотонной полимеризации требует точного подбора длины волны обрабатывающего излучения в соответствии с энергией активации химической реакции полимеризации облучаемого фоторезистивного материала. Энергия активации изменяется в зависимости от химического состава фоторезистивного материала.

Набор оптических элементов 9, осуществляющих разводку, подготовку и фокусировку лазерного излучения, обеспечивает доставку лазерного излучения с заданными характеристиками к обрабатываемому образцу. Набор элементов 9 должен включать комплект зеркал с высоким коэффициентом отражения на каждой из длин волн лазерного источника, прецизионный пьезоэлектрический дефлектор, который обеспечивает прецизионную печать структур путем смещения перетяжки лазерного пучка относительно неподвижного обрабатываемого образца и управляется с помощью электронного блока контроля 12, и комплект апохроматических объективов с числовыми апертурами в диапазоне от 0,2 NA до 1,25 NA. Как было указано выше, пороговая энергия многофотонных процессов поглощения лазерного излучения определяется, в частности, числовой апертурой фокусирующей оптики.

Система позиционирования 10 должна обеспечивать, во-первых, трансляционные перемещения обрабатываемого образца 2 с субмикрометрической точностью. Данное требование диктуется характерными пространственными масштабами изготавливаемых структур. Величина поперечного сечения оптического волновода в зависимости от длины волны может принимать значения от нескольких микрометров до нескольких десятков микрометров. Характерные масштабы структур, изготавливаемых способом многофотонной полимеризации, также лежат в области десятков микрометров. Во-вторых, скорость перемещения образца должна перестраиваться в диапазоне от 0 до сотен миллиметров в секунду. Скорость перемещения определяет время экспонирования области обрабатываемого материала.

Система визуализации 11 представляет собой электронное устройство, с помощью которого изображение фокальной плоскости объектива, фокусирующего лазерное излучение внутри образца 2, передается на электронный блок контроля 12.

Электронный блок контроля 12 процесса изготовления включает в себя устройства, контролирующие выходные параметры источника лазерного излучения, устройство, контролирующее пьезоэлектрический дефлектор, устройство, контролирующее перемещение образца с помощью системы позиционирования, и устройство, выполняющее функцию сопряжения всех перечисленных выше приборов с целью создания единой системы контроля процесса изготовления интегральных оптических волноводных структур.

Схема одного из возможных вариантов реализации устройства по созданию интегральных оптических волноводных структур с прямым доступом к жилам оптических волноводов представлена на фиг. 5. Источником лазерного излучения выступает комбинация титан-сапфирового твердотельного 13 и иттербиевого волоконного 14 фемтосекундных лазеров. Иттербиевый волоконный лазер 14 обеспечивает режим генерации умеренно коротких фемтосекундных импульсов (300-600 фс) с частотой повторения в диапазоне от 100 кГц до 3 МГц. Данный диапазон частот удобен для обработки стекол и кристаллов, т.к. величина времени тепловой диффузии τd в данных материалах составляет несколько микросекунд. Фундаментальная длина волны излучения иттербиевого лазера 14 равна 1030 нм и лежит в окне прозрачности большинства распространенных стекол и кристаллов (например, плавленый кварц, боросиликатные стекла, ниобат лития). Титан-сапфировый твердотельный фемтосекундный лазер 13 обеспечивает режим генерации сверхкоротких фемтосекундных импульсов (10-100 фс) с частотой повторения несколько десятков МГц. Обе лазерные системы оснащены акустооптическим модулятором, позволяющим активно регулировать частоту повторения и мощность выходного излучения, а также переключаться между режимами генерации, оптимизированными либо для печати интегральных оптических волноводных структур в объеме известного прозрачного материала, либо для создания структур способом многофотонной полимеризации.

Выходное излучение лазерной системы с помощью зеркала 15 и дефлектора 16 направляется на вход фокусирующего объектива 17. Пьезоэлектрический дефлектор обеспечивает прецизионное перемещение перетяжки лазерного пучка. Фокусирующий объектив 17 устанавливается таким образом, чтобы обеспечить возможность быстрой замены.

Обрабатываемый образец закрепляется на поверхности системы позиционирования 19. Система позиционирования 19 представляет собой трехмерную систему перемещения на основе подшипников на воздушной подушке и линейных безщеточных моторов. Перемещение образца 2 происходит в двух режимах. Первый режим заключается в плавном перемещении с постоянной скоростью вдоль заданной траектории, что соответствует печати волноводной структуры заданной формы в объеме твердого прозрачного материала. Во втором режиме система позиционирования 19 перемещает образец 2 с определенным шагом размером порядка десятков микрометров. Каждая область последовательно обрабатывается путем перемещения образца 2 с помощью системы позиционирования в одном направлении и перемещении фокальной области лазерного пучка с помощью пьезоэлектрического дефлектора 16 в двух взаимно перпендикулярных направлениях, попарно перпендикулярных первому направлению. Второй режим перемещения образца соответствует изготовлению структур способом многофотонной полимеризации фоторезистивного материала (например, фоторезиста SU-8, OrmoComp и т.д.). Наблюдение и выбор области пространства для обработки осуществляются с помощью ПЗС камеры 18.

Сопряжение элементов 13, 14, 16, 18 и 19 осуществляется с помощью электронного блока контроля 20.

1. Устройство для изготовления интегральной оптической волноводной структуры в оптически прозрачном образце с показателем преломления n1, включающее трехмерную систему перемещения обрабатываемого образца, электронный блок контроля, ПЗС камеру для наблюдения и выбора области пространства для обработки, пьезоэлектрический дефлектор, объектив, по крайней мере, один первый источник лазерного излучения для создания способом многофотонной полимеризации в местах пересечения волновода с торцами образца выводов, выступающих из поверхности торцов образца, отличающееся тем, что содержит, по крайней мере, один второй источник фемтосекундного лазерного излучения, оптические элементы для фокусировки лазерного излучения при печати внутри образца, по крайней мере, одного волновода с показателем преломления n2 (n2>n1).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый источник и второй источник жестко соединены в пространстве и работают в одной системе координат.

3. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что в качестве второго источника используются титан-сапфировый фемтосекундный лазер, а в качестве первого источника иттербиевый волоконный лазер.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что образец закрепляется на поверхности системы позиционирования, которая представляет собой трехмерную систему перемещения на основе подшипников на воздушной подушке и линейных безщеточных моторов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области светотехники, в частности к устройству и способу перенаправления света для перенаправления прямого солнечного света (31) в здания и концентрирования в них.

Изобретение относится к технике построения пользовательских интерфейсов, а также к робототехнике. Оптическая сенсорная ткань состоит из двух слоев, образованных перпендикулярными друг другу световодами бокового свечения, на боковую поверхность которых нанесено поляризационное покрытие, внутренняя структура которого симметрична относительно осевой линии световода.

Изобретение относится к оптическим волокнам, имеющим низкие изгибные потери. В заявленной группе изобретений раскрывается два варианта выполнения оптического волокна.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является повышение эффективности освещения.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может найти применение для изготовления волоконных брэгговских решеток показателя преломления. Способ состоит в использовании импульсного излучения фемтосекундного лазера, которое с помощью микрообъектива фокусируется через шлифованную боковую грань прозрачной феррулы в сердцевину нефоточувствительного волоконного световода с защитным покрытием.

Изобретение относится к области лазерной волоконной техники, в частности к области создания новых типов активных лазерных сред. Устройство представляет собой многоэлементное волокно для источника лазерного излучения, включающее активное волокно, содержащее световедущую жилу, легированную по меньшей мере одним типом редкоземельного элемента, и светоотражающую оболочку.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является повышение контрастности, яркости экрана и равномерности освещения.

Изобретение относится к области нанотехнологий, в частности к области производства оптического волокна. Чирпированное фотонно-кристаллическое волокно состоит из центральной волноведущей жилы и структурированной оболочки в виде массива капилляров, диаметры которых возрастают от центра к периферии.

Изобретение относится к области светотехники и может быть использовано в светильниках, в которых имеется возможность использовать более редко распределенные источники света.

Изобретение относится к плазмонной интегральной оптике и может быть использовано при конструировании компонентов плазмонных устройств различного назначения. Одномодовый плазмонный волновод, выполненный в виде заполненного диэлектриком протяженного V-образного канала в пленке металла на подложке, имеет периодически меняющееся по длине волновода поперечное сечение.

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при создании волоконно-оптических интерферометрических датчиков для регистрации фазовых сигналов (вибраций, акустических воздействий). Изобретение решает задачу создания волоконно-оптического интерферометрического устройства для регистрации различных фазовых сигналов (вибраций, акустических воздействий), которое позволяет избавиться от искажений полезного сигнала и уменьшить оптические потери при одновременном упрощении конструкции. Волоконно-оптическое интерферометрическое устройство для регистрации фазовых сигналов, включающее оптически соединенные источник когерентного оптического излучения, фазовый модулятор, устройство для распределения оптической мощности, чувствительную часть, включающую, по крайней мере, один чувствительный элемент, представляющий собой отрезок чувствительного оптического волокна, находящийся между двумя волоконными брэгговскими решетками (ВБР) одной резонансной длины волны, расположенными на заданном расстоянии, и фотоприемное устройство со схемой демодуляции, при этом вход фазового модулятора соединен с источником когерентного оптического излучения, а его выход соединен с первым портом устройства для распределения оптической мощности, второй порт которого соединен с чувствительной частью, а третий порт устройства для распределения оптической мощности соединен с входом фотоприемного устройства, а длина чувствительного элемента (Lчэ) и длительность лазерного импульса источника когерентного оптического излучения (tимп) связаны соотношением: ,где с - скорость света, n - показатель преломления оптического волокна чувствительного элемента, tимп - длительность лазерного импульса, Lчэ - длина чувствительного элемента. 4 ил.

Изобретение относится к волоконной оптике и, в частности, к линиям задержки сигнала на основе многосердцевинного оптического волокна. Волоконно-оптическая линия задержки содержит последовательно соединенные оптический вход, первое устройство ввода-вывода, многосердцевинное оптическое волокно, второе устройство ввода-вывода и оптический выход, при этом по меньшей мере две сердцевины многосердцевинного оптического волокна последовательно соединены с помощью подводящих односердцевинных оптических волокон. Технический результат - сокращение длины, массы и габаритов волокна за счет последовательного прохождения сигнала по различным сердцевинам многосердцевинного волокна. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Волоконно-оптический датчик виброакустических сигналов на внутрисветоводном эффекте Доплера содержит источник излучения, чувствительный элемент и разветвитель, первую и вторую дифракционные решетки Брэгга и фотоприемник. Источник излучения имеет ширину спектра, превышающую ширину спектра отражения первой решетки Брэгга. По первому варианту первая и вторая решетки Брэгга выполнены со спектральным сдвигом резонансных частот друг относительно друга. По второму варианту первая и вторая решетки Брэгга имеют идентичные параметры по ширине полосы отражения и по резонансной частоте отражения. Причём одна из решеток Брэгга выполнена с возможностью изменения резонансной частоты отражения. Технический результат - упрощение конструкции, повышение температурной стабильности датчика, увеличение отношения сигнал/шум. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Группа изобретений относится к оптическому волокну, характеризующемуся эффективной формой профиля показателя преломления в сердцевине. Оптическое волокно содержит сердцевину и оболочку, окружающую внешнюю окружность сердцевины, в котором первая относительная разность показателей преломления Δ1a больше, чем 0. Вторая относительная разность показателей преломления Δ1b больше, чем 0, при этом первая относительная разность показателей преломления Δ1a больше, чем вторая относительная разность показателей преломления Δ1b. Кроме того, первая относительная разность показателей преломления Δ1a и вторая относительная разность показателей преломления Δ1b удовлетворяют соотношению: 0,20≤(Δ1a-Δ1b)/Δ1a≤0,88, а профиль показателя преломления Δ для сердцевины во всей области 0≤r≤r1 в виде функции Δ(r) расстояния r от центра сердцевины в радиальном направлении определяется выражением: Δ(r)=Δ1a-(Δ1a-Δ1b)r/r1, где r1- радиус сердцевины. Технический результат – уменьшение избыточных потерь на изгибе, возникающих во время изгиба оптического волокна. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 1 табл., 15 ил.

Заявленная группа изобретений относится к портативным устройствам для прикрепления разъема к оптическому волокну. Заявленный разъем выполнен с возможностью приема оптического волокна и дополнительно содержит: корпус разъема, элемент прикрепления волокна, помещенный в корпус разъема и термоформуемый материал, расположенный вокруг элемента прикрепления волокна и установленный для приема оптического волокна между элементом прикрепления волокна и термоформуемым материалом и для прикрепления оптического волокна к элементу прикрепления волокна. При этом оптоволоконный разъем для механического соединения с другим оптоволоконным разъемом содержит оптическое волокно, имеющее оголенный конец, который имеет торцевую грань и содержит сердечник и оболочку, окружающую сердечник, при этом оболочка имеет радиус кривизны на торцевой грани в диапазоне от 0,4 мм до 4 мм. Технический результат – высокая износостойкость при последовательности стыковок и расстыковок. 7 н. и 22 з.п. ф-лы, 69 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Согласно способу увеличения срока службы оптического кабеля строительную длину оптического кабеля подвергают воздействию температурных циклов, для чего барабан со строительной длиной оптического кабеля помещают в климатическую камеру, в которой после этого выполняют несколько температурных циклов, причем сначала в начале каждого цикла в климатической камере устанавливают заданную положительную температуру, затем в течение цикла последовательно понижают температуру в климатической камере до заданных отрицательных значений, затем последовательно повышают температуру в климатической камере до заданных положительных значений, после чего завершают цикл, при этом переход от одного заданного значения температуры к другому осуществляют в течение заданного интервала времени и каждое заданное значение температуры устанавливают в климатической камере на заданный интервал времени. Изобретение обеспечивает увеличение срока службы оптического кабеля модульной конструкции. 2 ил.

Группа изобретений относится к измерительным системам для контроля состояния композитного материала. Композитная конструкция содержит композитный материал и оптическое волокно, размещенное в этом композитном материале. Оптическое волокно содержит множество квантовых точек для усиления его нелинейных оптических свойств. Квантовые точки могут быть размещены в сердечнике, в оболочке и/или на поверхности оптического волокна. Оптическое волокно выполнено с возможностью передачи сигналов и выполнено чувствительным к дефекту в композитном материале. Квантовые точки создают нелинейный эффект, такой как эффект второго порядка, в ответ на наличие дефекта в композитном материале. На основании регистрации и анализа сигналов, имеющих нелинейный эффект, созданный квантовыми точками, может быть обнаружен дефект в композитном материале. Технический результат – возможность обнаружения дефектов в композитной конструкции. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к осветительным изделиям. Изделие со светящейся поверхностью, содержащее световод, обеспечивающий упомянутую светящуюся поверхность, где световод содержит множество рассеивающих элементов для получения практически равномерного светового выхода по светящейся поверхности, и множество твердотельных осветительных элементов, причем каждый из упомянутых твердотельных осветительных элементов выполнен с возможностью излучения пучка света в световод. Также световод включает первое тело, выполненное с возможностью создавать соответствующие оптические изображения в световоде посредством создания соответствующих областей в световоде, которые затенены от соответствующих пучков света. Изобретение позволяет исключить необходимость в теле на поверхности световода при равномерном освещении. 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к волоконно-оптическим устройствам. Двойная гибкая оптическая схема содержит: гибкую подложку, удерживающую множество оптических волокон; первый соединитель, оконцовывающий оптические волокна на первом конце двойной гибкой оптической схемы, и второй соединитель, оконцовывающий оптические волокна на втором конце двойной гибкой оптической схемы. Каждое из оптических волокон размещено в одном из множества отдельных выступов, сформированных гибкой подложкой, когда оптические волокна проходят от первого соединителя ко второму. Первый и второй соединители приспособлены для тестирования, когда они соединяются посредством двойной гибкой оптической схемы. Эта двойная оптическая схема способна делиться пополам после завершения тестирования для получения двух отдельных гибких оптических схем. Способ сборки гибкой оптической схемы, содержит следующие этапы: размещение множества наконечников в фиксаторе, размещение гибкой оптической схемы в фиксаторе, так чтобы оптические волокна этой гибкой оптической схемы проходили сквозь наконечники, отверждение и раскладывание оптических волокон, полировка наконечников, и удаление гибкой оптической схемы из фиксатора. Технический результат заключается в оптимизации допустимых пределов радиуса изгиба и требований к конфигурации кассеты. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 106 ил.

Изобретение относится к оптоволоконному телекоммуникационному оборудованию, в частности к блоку оптоволоконных адаптеров, предназначенных для применения с высокой плотностью. Заявленный блок оптоволоконных адаптеров содержит по меньшей мере три оптоволоконных адаптера в последовательной компоновке, вытянутой по ширине в продольном направлении, при этом каждый второй адаптер из указанных по меньшей мере трех оптоволоконных адаптеров расположен со смещением в направлении перед-назад относительно смежного адаптера, так что передние концы указанного каждого второго адаптера из указанных по меньшей мере трех оптоволоконных адаптеров выровнены в линию на первой глубине, а передний конец смежного адаптера расположен на второй глубине, отличающейся от первой глубины. При этом указанные по меньшей мере три адаптера блока оптоволоконных адаптеров сформированы как единое целое с цельным литым корпусом блока оптоволоконных адаптеров. Технический результат - возможность управления кабелями, облегчение монтажа и облегчение доступа к управлению. 6 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к области изготовления трехмерных интегральных оптических волноводных структур. Устройство для изготовления интегральной оптической волноводной структуры в оптически прозрачном образце с показателем преломления n1, включающее в себя трехмерную систему перемещения обрабатываемого образца, электронный блок контроля, ПЗС камеру, пьезоэлектрический дефлектор, объектив, по крайней мере, один первый источник лазерного излучения для создания способом многофотонной полимеризации в местах пересечения волновода с торцами образца выводов, выступающих из поверхности торцов образца. При этом устройство содержит, по крайней мере, один второй источник фемтосекундного лазерного излучения, оптические элементы для фокусировки лазерного излучения при печати внутри образца, по крайней мере, одного волновода с показателем преломления n2. Технический результат заключается в увеличении качества сопряжения собственных мод интегральных оптических волноводных структур и оптических волокон. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх